[發明專利]一種摻雜鈷酸鋰的鎳鈷錳酸鋰、其制備方法及包含其的鋰離子電池

有效

• 申請號: 201410723111.5
• 申請日: 2014-12-02
• 公開（公告）號: CN105720243A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 楊亮;陳輝
• 申請（專利權）人: 深圳市比克電池有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 彭家恩

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，特別涉及一種鋰離子電池正極材料，具體涉及一種類球形摻雜鈷酸鋰的鎳鈷錳酸鋰、其制備方法以及含有該材料的鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池是現在普遍使用的二次電池，鋰離子電池因其使用電壓高、能量密度高、循環壽命長等特點，經過十多年的發展，已經廣泛應用于各類便攜式數碼產品上，現在的手機電池、攝像機等電子設備普遍使用的都是鋰離子電池。隨著這些機器更進一步高效能化，要求鋰離子電池具有更高的容量。為此目的技術人員通常對正極材料、負極材料進行多種性能改進?，F有的鋰離子電池使用的正極材料有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷酸亞鐵鋰，但它們都有各自的缺陷，現有的電子設備對電池能量密度要求越來越高，這些材料難以滿足現有的能量密度。

層狀的鎳鈷錳酸鋰材料，其中鎳、鈷、錳為同周期相鄰元素，其半徑相近，能以任意比例混合而且保持結構穩定，具有很好的結構互補性，較好的兼備了鈷酸鋰、鎳酸鋰和錳酸鋰的優點，具有高比容量，低成本和循環性能穩定，安全性能好等特點，被視為下一代鋰離子電池正極材料的理想之選。目前的鎳鈷錳酸鋰材料最大的缺陷是壓實較低，難以滿足消費類電池能量密度日益提高的要求。由于鈷酸鋰是現有材料中壓實最高的，就會引發在鎳鈷錳酸鋰中摻雜一定量的鈷酸鋰以提高壓實的思路，但實際上制備好的鎳鈷錳酸鋰和鈷酸鋰簡單物理混合，壓實提升有限，壓實還是較低。況且分別合成鎳鈷錳酸鋰和鈷酸鋰再混合后成本太高。

發明內容

針對上述鋰離子電池正極材料壓實和克容量難以兼顧的問題，本發明的第一個目的是提供一種類球形摻雜鈷酸鋰的鎳鈷錳酸鋰，該材料不僅容量高，壓實高，而且成本有優勢，對鋰離子電池能量密度的提升具有很大的意義。解決了鋰離子電池既提高容量、又不增加體積的矛盾問題。

本發明的第二個目的是提供一種類球形摻雜鈷酸鋰的鎳鈷錳酸鋰的制備方法。本文提供了一種鎳鈷錳酸鋰中摻雜鈷酸鋰的制造方法，本發明的第三個目的是提供一種高容量、高循環性能的鋰離子電池。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

本發明公開了一種摻雜鈷酸鋰的鎳鈷錳酸鋰，所述鎳鈷錳酸鋰由下式所示：(1-m)LiNi_xCo_yMn_zO₂·mLiCoO₂

其中x為0.4～8，y為0.1～0.3，z為0.1～0.4，x+y+z＝1，m為0.1～0.4。

進一步地，所述鎳鈷錳酸鋰由下式所示：

0.786LiNi_0.571Co_0.208Mn_0.221O₂·0.214LiCoO₂。

本發明還公開了一種摻雜鈷酸鋰的鎳鈷錳酸鋰的制備方法，所述方法包括以下步驟：

a)將鎳鹽、錳鹽、鈷鹽按一定摩爾比的用量混合并將其溶解；

b)用氫氧化物溶液滴定步驟a)所得混合溶液，一邊滴定一邊攪拌，滴定完之后得到球形的氫氧化鎳鈷錳的前驅體；

c)將步驟b)所得前驅體洗滌，洗滌完的前驅體在一定溫度下烘干；

d)將步驟c)所得物料和Co₃O₄和Li₂CO₃按一定比例混合，在高溫下煅燒得到一種形貌類球形的摻雜鈷酸鋰的鎳鈷錳酸鋰。

進一步地，步驟a)所述鎳鹽為硫酸鎳，所述鈷鹽為硫酸鈷，所述錳鹽為硫酸錳。

進一步地，步驟a)所述鎳鹽、錳鹽、鈷鹽按一定摩爾比的用量混合并將其溶解，混合溶液的總摩爾濃度控制在0.5～1.5mol/l。

進一步地，步驟b)所述氫氧化物選自氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的至少一種；所述氫氧化物溶液濃度控制在0.2～0.5mol/l；所述用氫氧化物溶液滴定控制在一秒鐘左右一滴。

進一步地，步驟c)所述前驅體洗滌，為確保洗滌徹底，洗滌完的溶液用酚酞滴定不顯色；所述洗滌完的前驅體在一定溫度下烘干是在50～100℃的環境下烘干。

進一步地，步驟d)所述按一定比例混合為質量比1:1.5；所述高溫為500～800℃。

本發明還公開了一種包含由上述任意方法制備的摻雜鈷酸鋰的鎳鈷錳酸鋰材料的鋰離子電池。